本發(fā)明屬于黑臭水體快速治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速處理黑臭水體的絮凝劑及其制備方法。

背景技術(shù)：
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黑臭水體的形成大多是由于未經(jīng)處理的污水隨意排放和一些垃圾的隨意傾倒，黑臭水體大多呈現(xiàn)令人不悅的顏色和(或)散發(fā)令人不適的氣味。隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人口劇增，城市不斷擴(kuò)張，而城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，導(dǎo)致城市水體普遍污染嚴(yán)重，水體出現(xiàn)季節(jié)性或終年黑臭。城市黑臭水體的生態(tài)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重失衡，給居民帶來極差的感官體驗(yàn)，目前已成為突出的水環(huán)境問題。近年來，黑臭水體的范圍和程度不斷加劇，在全國大部分城市河段中，流經(jīng)繁華區(qū)域的水體絕大部分受到不同程度的污染，尤其是各大流域的二級(jí)與三級(jí)支流的黑臭問題更加突出，且劣化程度逐年提高。

傳統(tǒng)的混凝沉淀技術(shù)對(duì)黑臭水的處理效果較差，污泥產(chǎn)生量較高，且凈化后的水體水質(zhì)不容易保持。吸附-混凝法是黑臭水體處理中較為成熟有效的方法之一，吸附劑種類很多，最常見的是活性炭，其作為傳統(tǒng)常用的吸附劑對(duì)黑臭水體中有機(jī)物的吸附能力強(qiáng)，去除率高，但價(jià)格貴，應(yīng)用受到限制。近年來人們探索了天然吸附劑，如沸石、膨潤土、礦物材料、果膠等，并研制了很多新型吸附劑。粉煤灰是燃煤熱電廠排出的一種廢棄物，有著良好的吸附性能，特別是對(duì)于染色廢水及有機(jī)物有較好的脫色去除效果，同時(shí)對(duì)于水體中的磷也有一定的吸附作用。經(jīng)過改性的沸石能夠形成專性吸附位點(diǎn)，吸附比表面積得到增大，吸附能力得到提高。雖然單獨(dú)采用粉煤灰或者沸石處理黑臭水體能夠取得較好的效果，但是用量大且處理效率低，不能快速高效地處理黑臭水體。

因此，在實(shí)際工程應(yīng)用中，為實(shí)現(xiàn)對(duì)黑臭水體的快速凈化，開發(fā)一種同時(shí)具有吸附、混凝和絮凝功能的微絮凝劑具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種快速處理黑臭水體的絮凝劑及其制備方法，具體技術(shù)方案如下：

一種快速處理黑臭水體的絮凝劑由75-85質(zhì)量份的骨料和15-25質(zhì)量份的添加劑組成；所述骨料由改性粉煤灰和改性沸石組成；所述添加劑由磺化炭、膨潤土、煤矸石、杭錦土和類水滑石組成。

所述改性粉煤灰和改性沸石的質(zhì)量比為(55～60)：(20～25)。

所述磺化炭、膨潤土、煤矸石、杭錦土和類水滑石的質(zhì)量比為(3～5)：(5～10)：(3～5)：(3～5)：(1～3)。

所述類水滑石為鐵鋁類水滑石或鎂鋁類水滑石，優(yōu)選鐵鋁類水滑石。

一種快速處理黑臭水體的絮凝劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)將粉煤灰和沸石粉碎，經(jīng)酸改性，堿改性后，清洗烘干，得到骨料；

2)將膨潤土、煤矸石、杭錦土和類水滑石粉碎，與磺化炭混合均勻，得到添加劑；

3)將步驟1)中骨料和步驟2)中添加劑攪拌混合，過篩，得到絮凝劑。

步驟1)中粉碎后粉煤灰和沸石的粒度為200目以下。

步驟1)中酸改性的酸為1mol/l的硫酸、鹽酸或硝酸，酸改性條件為：溫度70～80℃，時(shí)間12～24h；堿改性的堿為1mol/l的氫氧化鈉或氫氧化鉀，堿反應(yīng)條件為：溫度80～100℃，壓力0.2～0.3mpa，時(shí)間12～24h；酸反應(yīng)和堿反應(yīng)均在帶攪拌功能的反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行。

步驟2)中磺化炭的制備方法為：玉米芯粉碎后加熱，加入磺化劑進(jìn)行磺化反應(yīng)，結(jié)束后沖洗干凈，即得磺化炭。

粉碎后玉米芯的粒徑為1～3mm，加熱在限氧馬弗爐中進(jìn)行，加熱溫度為400～600℃，加熱時(shí)間為2～4h。

所述磺化劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)98％的濃硫酸或so3質(zhì)量百分比濃度為25-35％的發(fā)煙硫酸，磺化反應(yīng)在聚四氟反應(yīng)釜中進(jìn)行，反應(yīng)溫度為100～150℃，反應(yīng)時(shí)間為12～24h。

步驟2)中粉碎后膨潤土、煤矸石、杭錦土和類水滑石的粒度為300目以下。

步驟3)中過篩用300目篩子。

一種快速處理黑臭水體的方法，將所述的絮凝劑投入黑臭水中，以200～300r/min攪拌0.5～1min，再以120-150r/min攪拌5～10min，再以60-80r/min攪拌3～5min，最后沉淀10～20min。

所述絮凝劑的用量為0.3～1％質(zhì)量份。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明絮凝劑的原料來源廣泛、價(jià)格低廉、實(shí)現(xiàn)了工業(yè)廢棄物的二次利用，吸附容量大、干粉投加占地面積小、處理效果好，制備方法簡(jiǎn)單。

2、本發(fā)明絮凝劑采用分段攪拌混合法處理黑臭水體，其凈化效率高，可有效去除黑臭水中的重金屬、有機(jī)污染物氮和磷，且無二次污染物溶出，黑臭水處理后各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足水體不黑不臭的標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1制備的絮凝劑實(shí)物圖。

圖2為實(shí)施例1制備的絮凝劑的sem圖像。

圖3為實(shí)施例1制備的絮凝劑的能譜分析圖。

圖4為實(shí)施例1制備的絮凝劑的xrd分析圖。

圖5為實(shí)施例2制備的絮凝劑的sem圖像。

圖6為實(shí)施例2制備的絮凝劑的能譜分析圖。

圖7為實(shí)施例2制備的絮凝劑的xrd分析圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出了一種快速處理黑臭水體的絮凝劑及其制備方法，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步介紹。

本發(fā)明快速處理黑臭水體的絮凝劑由骨料和添加劑組成，骨料由改性粉煤灰和改性沸石組成，添加劑由磺化炭、膨潤土、煤矸石、杭錦土和類水滑石組成。絮凝劑通過骨料改性、添加劑制備、物料混合制備。絮凝劑通過干式投加、分段快速攪拌混合和沉淀來實(shí)現(xiàn)黑臭水體的快速處理。

實(shí)施例1：絮凝劑的制備及其吸附性能測(cè)試

(1)將55質(zhì)量份的粉煤灰和20質(zhì)量份的沸石粉碎到200目以下，置于帶攪拌功能的反應(yīng)釜內(nèi)，加入1mol/l的硫酸并于75℃反應(yīng)24h，用蒸餾水沖洗干凈，然后加入1mol/l的氫氧化鈉并于90℃，0.2mpa條件下反應(yīng)24h，用蒸餾水沖洗干凈，烘干，得到骨料；

(2)將玉米芯粉碎到2mm，然后在550℃的限氧馬弗爐中加熱4h，然后在150℃的聚四氟反應(yīng)釜中用98％的濃硫酸磺化24h，后用蒸餾水沖洗干凈，得到磺化炭；

(3)將膨潤土、煤矸石、杭錦土和鐵鋁類水滑石粉碎到300目以下，將5質(zhì)量份的膨潤土、3質(zhì)量份的煤矸石、3質(zhì)量的份杭錦土和1質(zhì)量份的類水滑石與3質(zhì)量份步驟(2)中的磺化炭混合均勻，得到添加劑；

(4)將步驟(1)中75質(zhì)量份的骨料和步驟(2)中15質(zhì)量份的添加劑攪拌混合，過300目的篩子，制成絮凝劑。

圖1為制備的絮凝劑實(shí)物圖，圖2為制備的絮凝劑的sem圖像，圖3為制備的絮凝劑的能譜分析圖，圖4為制備的絮凝劑的xrd分析圖。

由圖2sem圖像可知，經(jīng)過改性的粉煤灰-沸石顆粒濾料表面形成了細(xì)小結(jié)晶，說明改性后比表面積增大，吸附作用增強(qiáng)。由圖4xrd分析圖可知，經(jīng)過改性的粉煤灰-沸石顆粒濾料中石英和莫來石衍射峰都有明顯的下降，形成了新的表面和活性點(diǎn)。

吸附性能測(cè)試：

將實(shí)施例1制備的干粉絮凝劑以0.5％質(zhì)量份投入葆李溝黑臭水體中，以200r/min攪拌0.5min，再以120r/min攪拌5min，再以60r/min攪拌3min，最后沉淀10min。

對(duì)黑臭水體的處理結(jié)果如表1所示，實(shí)施例1制備的絮凝劑對(duì)黑臭水體中重金屬砷和汞的去除率大于70％，對(duì)有機(jī)污染物、氨氮和總磷去除率大于95％，實(shí)現(xiàn)了黑臭水體的快速凈化，處理后的水體中重金屬砷<0.1mg/l，汞<0.001mg/l，cod(化學(xué)需氧量)<30mg/l，氨氮<1.5mg/l，總磷<0.3mg/l，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了地表水環(huán)境質(zhì)量iv類標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了水體的不黑不臭。

表1實(shí)施例1絮凝劑對(duì)黑臭水體的處理結(jié)果

實(shí)施例2：絮凝劑的制備及其吸附性能測(cè)試

(1)將60質(zhì)量份的粉煤灰和25質(zhì)量份的沸石粉碎到200目以下，置于帶攪拌功能的反應(yīng)釜內(nèi)，加入1mol/l的硫酸并于75℃反應(yīng)24h，用蒸餾水沖洗干凈，然后加入1mol/l的氫氧化鈉并于90℃，0.2mpa條件下反應(yīng)24h，用蒸餾水沖洗干凈，烘干，得到骨料；

(2)將玉米芯粉碎到2mm，然后在550℃的限氧馬弗爐中加熱4h，然后在150℃的聚四氟反應(yīng)釜中用98％的濃硫酸磺化24h，后用蒸餾水沖洗干凈，得到磺化炭；

(3)將膨潤土、煤矸石、杭錦土和鐵鋁類水滑石粉碎到300目以下，將10質(zhì)量份的膨潤土、5質(zhì)量份的煤矸石、5質(zhì)量的份杭錦土和3質(zhì)量份的類水滑石與5質(zhì)量份步驟(2)中的磺化炭混合均勻，得到添加劑；

(4)將步驟(1)中85質(zhì)量份的骨料和步驟(2)中25質(zhì)量份的添加劑攪拌混合，過300目的篩子，制成絮凝劑。

圖5為制備的絮凝劑的sem圖像，圖6為制備的絮凝劑的能譜分析圖，圖7為制備的絮凝劑的xrd分析圖。

由圖5sem圖像可知，改性后的粉煤灰-沸石顆粒濾料比表面積增大，吸附絮凝作用增強(qiáng)。由圖7xrd分析圖可知，經(jīng)過改性的粉煤灰-沸石顆粒濾料中活性點(diǎn)位增多。

吸附性能測(cè)試：

將實(shí)施例2制備的干粉絮凝劑以0.5％質(zhì)量份投入葆李溝黑臭水體中，以300r/min攪拌1min，再以150r/min攪拌10min，再以80r/min攪拌5min，最后沉淀20min。

對(duì)黑臭水體中重金屬砷和汞去除率大于70％，對(duì)cod(化學(xué)需氧量)、氨氮和總磷的去除率都大于95％，實(shí)現(xiàn)了黑臭水體的快速凈化，處理后的水體不黑不臭。

對(duì)黑臭水體的處理結(jié)果如表2所示，實(shí)施例2制備的絮凝劑對(duì)黑臭水體中重金屬砷和汞的去除率大于70％，對(duì)有機(jī)污染物、氨氮和總磷去除率大于95％，實(shí)現(xiàn)了黑臭水體的快速凈化，處理后的水體中重金屬砷<0.1mg/l，汞<0.001mg/l，cod(化學(xué)需氧量)<30mg/l，氨氮<1.5mg/l，總磷<0.3mg/l，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了地表水環(huán)境質(zhì)量iv類標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了水體的不黑不臭。

表2實(shí)施例2絮凝劑對(duì)黑臭水體的處理結(jié)果